Για πολύ καιρό, τα ραδιόφωνα ήταν στην κορυφή της λίστας με τις πιο σημαντικές εφευρέσεις της ανθρωπότητας. Οι πρώτες τέτοιες συσκευές έχουν πλέον ανακατασκευαστεί και αλλάξει με σύγχρονο τρόπο, ωστόσο, ελάχιστα έχουν αλλάξει στο σχήμα συναρμολόγησής τους - η ίδια κεραία, η ίδια γείωση και ένα κύκλωμα ταλάντωσης για να φιλτράρει ένα περιττό σήμα. Αναμφίβολα, τα σχέδια έχουν γίνει πολύ πιο περίπλοκα από την εποχή του δημιουργού του ραδιοφώνου, Ποπόφ. Οι οπαδοί του ανέπτυξαν τρανζίστορ και μικροκυκλώματα για να αναπαράγουν ένα καλύτερο και πιο ενεργοβόρο σήμα.
Γιατί είναι καλύτερο να ξεκινήσετε με απλά μοτίβα;
Εάν κατανοείτε ένα απλό κύκλωμα ραδιοφώνου, μπορείτε να είστε σίγουροι ότι το μεγαλύτερο μέρος της επιτυχίας στον τομέα της συναρμολόγησης και της λειτουργίας έχει ήδη κατακτηθεί. Σε αυτό το άρθρο, θα αναλύσουμε πολλά σχήματα τέτοιων συσκευών, το ιστορικό της εμφάνισής τους και τα κύρια χαρακτηριστικά: συχνότητα, εύρος κ.λπ.
Ιστορικό υπόβαθρο
Η 7η Μαΐου 1895 θεωρείται η ημέρα γενεθλίων του ραδιοφώνου. Την ημέρα αυτή, ο Ρώσος επιστήμονας A. S. Popov έδειξε τη συσκευή του σε μια συνάντηση της Ρωσικής Φυσικής και Χημικήςκοινωνία.
Το 1899, κατασκευάστηκε η πρώτη γραμμή ραδιοεπικοινωνίας μήκους 45 χιλιομέτρων μεταξύ του νησιού Hogland και της πόλης Kotka. Κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, ο δέκτης άμεσης ενίσχυσης και οι σωλήνες κενού έγιναν ευρέως διαδεδομένοι. Κατά τη διάρκεια των εχθροπραξιών, η παρουσία ασυρμάτου αποδείχτηκε στρατηγικής σημασίας.
Το 1918, ταυτόχρονα στη Γαλλία, τη Γερμανία και τις ΗΠΑ, οι επιστήμονες L. Levvy, L. Schottky και E. Armstrong ανέπτυξαν τη μέθοδο της λήψης υπερετερόδυνης, αλλά λόγω των αδύναμων σωλήνων κενού, αυτή η αρχή χρησιμοποιήθηκε ευρέως μόνο σε χρόνια της δεκαετίας του 1930.
Οι συσκευές τρανζίστορ εμφανίστηκαν και αναπτύχθηκαν στις δεκαετίες του '50 και του '60. Ο πρώτος ευρέως χρησιμοποιούμενος ραδιοφωνικός δέκτης τεσσάρων τρανζίστορ, ο Regency TR-1, δημιουργήθηκε από τον Γερμανό φυσικό Herbert Matare με την υποστήριξη του βιομήχανου Jacob Michael. Κυκλοφόρησε στις ΗΠΑ το 1954. Όλα τα παλιά ραδιόφωνα χρησιμοποιούσαν τρανζίστορ.
Τη δεκαετία του '70 ξεκίνησε η μελέτη και η υλοποίηση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Οι δέκτες εξελίσσονται τώρα με εξαιρετική ενοποίηση κόμβων και ψηφιακή επεξεργασία σήματος.
Προδιαγραφές οργάνου
Τόσο τα παλιά όσο και τα σύγχρονα ραδιόφωνα έχουν ορισμένα χαρακτηριστικά:
- Ευαισθησία - η ικανότητα λήψης αδύναμων σημάτων.
- Δυναμικό εύρος - μετρημένο σε Hertz.
- Ανοσία στον θόρυβο.
- Επιλεκτικότητα (επιλεκτικότητα) - η ικανότητα καταστολής εξωτερικών σημάτων.
- Εσωτερικό επίπεδο θορύβου.
- Σταθερότητα.
Αυτά τα χαρακτηριστικά δεν είναιαλλαγή στις νέες γενιές δεκτών και καθορισμός της απόδοσης και της ευκολίας χρήσης τους.
Πώς λειτουργούν τα ραδιόφωνα
Στην πιο γενική μορφή, οι ραδιοφωνικοί δέκτες της ΕΣΣΔ λειτουργούσαν σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:
- Λόγω διακυμάνσεων στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, εμφανίζεται ένα εναλλασσόμενο ρεύμα στην κεραία.
- Οι ταλαντώσεις φιλτράρονται (επιλεκτικότητα) για να διαχωριστούν οι πληροφορίες από το θόρυβο, δηλαδή το σημαντικό στοιχείο τους εξάγεται από το σήμα.
- Το λαμβανόμενο σήμα μετατρέπεται σε ήχο (στην περίπτωση των ραδιοφώνων).
Σύμφωνα με παρόμοια αρχή, εμφανίζεται μια εικόνα στην τηλεόραση, μεταδίδονται ψηφιακά δεδομένα, λειτουργεί ο ραδιοελεγχόμενος εξοπλισμός (παιδικά ελικόπτερα, αυτοκίνητα).
Ο πρώτος δέκτης έμοιαζε περισσότερο με γυάλινο σωλήνα με δύο ηλεκτρόδια και πριονίδι μέσα. Η εργασία πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με την αρχή της δράσης των φορτίων σε σκόνη μετάλλου. Ο δέκτης είχε τεράστια αντίσταση με τα σύγχρονα πρότυπα (μέχρι 1000 ohms) λόγω του γεγονότος ότι το πριονίδι είχε κακή επαφή μεταξύ τους και μέρος του φορτίου γλίστρησε στον εναέριο χώρο, όπου διαλύθηκε. Με τον καιρό, αυτά τα πριονίδια αντικαταστάθηκαν από ένα ταλαντευόμενο κύκλωμα και τρανζίστορ για αποθήκευση και μεταφορά ενέργειας.
Ανάλογα με το μεμονωμένο κύκλωμα του δέκτη, το σήμα σε αυτό μπορεί να υποβληθεί σε πρόσθετο φιλτράρισμα κατά πλάτος και συχνότητα, ενίσχυση, ψηφιοποίηση για περαιτέρω επεξεργασία λογισμικού, κ.λπ. Ένα απλό κύκλωμα ραδιοφωνικού δέκτη παρέχει μία μόνο επεξεργασία σήματος.
Ορολογία
Ένα ταλαντευόμενο κύκλωμα στην απλούστερη μορφή του ονομάζεται πηνίο καιπυκνωτής κλειστός σε κύκλωμα. Με τη βοήθειά τους, από όλα τα εισερχόμενα σήματα, είναι δυνατή η επιλογή του επιθυμητού λόγω της φυσικής συχνότητας των ταλαντώσεων του κυκλώματος. Οι ραδιοφωνικοί δέκτες της ΕΣΣΔ, καθώς και οι σύγχρονες συσκευές, βασίζονται σε αυτό το τμήμα. Πώς λειτουργούν όλα;
Κατά κανόνα, οι ραδιοφωνικοί δέκτες τροφοδοτούνται από μπαταρίες, ο αριθμός των οποίων κυμαίνεται από 1 έως 9. Για συσκευές τρανζίστορ, χρησιμοποιούνται ευρέως οι μπαταρίες 7D-0.1 και Krona με τάση έως 9 V. Όσο περισσότερες μπαταρίες Απαιτείται απλό κύκλωμα ραδιοφωνικού δέκτη, τόσο περισσότερο θα λειτουργεί.
Ανάλογα με τη συχνότητα των λαμβανόμενων σημάτων, οι συσκευές χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους:
- Μακρύς κύμα (LW) - από 150 έως 450 kHz (διασκορπίζεται εύκολα στην ιονόσφαιρα). Τα επίγεια κύματα έχουν σημασία, η ένταση των οποίων μειώνεται με την απόσταση.
- Μεσαίο κύμα (MW) - από 500 έως 1500 kHz (διασκορπίζεται εύκολα στην ιονόσφαιρα κατά τη διάρκεια της ημέρας, αλλά αντανακλάται τη νύχτα). Κατά τις ώρες του φωτός της ημέρας, το εύρος προσδιορίζεται από τα κύματα εδάφους, τη νύχτα - από τα ανακλώμενα κύματα.
- Βραχέα κύματα (HF) - από 3 έως 30 MHz (δεν προσγειώνονται, αντανακλώνται αποκλειστικά από την ιονόσφαιρα, επομένως υπάρχει μια ζώνη σιωπής ραδιοφώνου γύρω από τον δέκτη). Με χαμηλή ισχύ πομπού, τα μικρά κύματα μπορούν να ταξιδέψουν μεγάλες αποστάσεις.
- Ultra shortwave (VHF) - από 30 έως 300 MHz (έχουν υψηλή διεισδυτική ικανότητα, κατά κανόνα, αντανακλώνται από την ιονόσφαιρα και περνούν εύκολα γύρω από εμπόδια).
- Υψηλή συχνότητα (HF) - από 300 MHz έως 3 GHz (χρησιμοποιείται σε κυψελοειδείς επικοινωνίες και Wi-Fi, λειτουργεί σε κοντινή απόσταση, μην περιφέρεται γύρω από εμπόδια καιδιαδίδονται ευθύγραμμα).
- Ακραία υψηλή συχνότητα (EHF) - από 3 έως 30 GHz (χρησιμοποιείται για δορυφορικές επικοινωνίες, αντανακλάται από εμπόδια και λειτουργεί εντός οπτικού πεδίου).
- Υπερυψηλές συχνότητες (HHF) - από 30 GHz έως 300 GHz (μην περνάτε γύρω από εμπόδια και αντανακλώνται σαν φως, χρησιμοποιούνται πολύ περιορισμένα).
Όταν χρησιμοποιείτε HF, MW και LW, η μετάδοση μπορεί να πραγματοποιηθεί ενώ βρίσκεστε μακριά από το σταθμό. Η ζώνη VHF λαμβάνει σήματα πιο συγκεκριμένα, αλλά εάν ο σταθμός υποστηρίζει μόνο αυτήν, τότε η ακρόαση άλλων συχνοτήτων δεν θα λειτουργήσει. Ο δέκτης μπορεί να εξοπλιστεί με συσκευή αναπαραγωγής για ακρόαση μουσικής, προβολέα για προβολή σε απομακρυσμένες επιφάνειες, ρολόι και ξυπνητήρι. Η περιγραφή του κυκλώματος ραδιοφωνικού δέκτη με τέτοιες προσθήκες θα γίνει πιο περίπλοκη.
Η εισαγωγή ενός μικροτσίπ στους ραδιοφωνικούς δέκτες κατέστησε δυνατή τη σημαντική αύξηση της ακτίνας λήψης και της συχνότητας των σημάτων. Το κύριο πλεονέκτημά τους είναι η σχετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και το μικρό μέγεθος, το οποίο είναι βολικό για μεταφορά. Το μικροκύκλωμα περιέχει όλες τις απαραίτητες παραμέτρους για τη μείωση δειγματοληψίας σήματος και την αναγνωσιμότητα των δεδομένων εξόδου. Η ψηφιακή επεξεργασία σήματος κυριαρχεί στις σύγχρονες συσκευές. Οι ραδιοφωνικοί δέκτες της ΕΣΣΔ προορίζονταν μόνο για τη μετάδοση σήματος ήχου, μόνο τις τελευταίες δεκαετίες η συσκευή των δεκτών έχει αναπτυχθεί και έχει γίνει πιο περίπλοκη.
Σχέδια των απλούστερων δεκτών
Το σχέδιο του απλούστερου ραδιοφωνικού δέκτη για τη συναρμολόγηση ενός σπιτιού αναπτύχθηκε στις ημέρες της ΕΣΣΔ. Τότε, όπως και τώρα, οι συσκευές χωρίστηκαν σε ανιχνευτές, άμεση ενίσχυση, άμεση μετατροπή,υπερετερόδυνου τύπου, αντανακλαστικό, αναγεννητικό και υπεραναγεννητικό. Οι απλούστεροι σε αντίληψη και συναρμολόγηση είναι οι δέκτες ανιχνευτών, από τους οποίους, μπορεί να θεωρηθεί, η ανάπτυξη του ραδιοφώνου ξεκίνησε στις αρχές του 20ου αιώνα. Οι πιο δύσκολες στην κατασκευή ήταν συσκευές βασισμένες σε μικροκυκλώματα και πολλά τρανζίστορ. Ωστόσο, εάν κατανοείτε ένα σχήμα, τα άλλα δεν θα αποτελούν πλέον πρόβλημα.
Απλός δέκτης ανιχνευτή
Το κύκλωμα του απλούστερου ραδιοφωνικού δέκτη περιλαμβάνει δύο μέρη: μια δίοδο γερμανίου (η D8 και η D9 θα κάνουν) και ένα κύριο τηλέφωνο με υψηλή αντίσταση (TON1 ή TON2). Δεδομένου ότι δεν υπάρχει κύκλωμα ταλάντωσης στο κύκλωμα, δεν θα μπορεί να πιάσει τα σήματα ενός συγκεκριμένου ραδιοφωνικού σταθμού που εκπέμπεται σε μια δεδομένη περιοχή, αλλά θα αντεπεξέλθει στην κύρια αποστολή του.
Για να δουλέψετε, χρειάζεστε μια καλή κεραία που μπορείτε να τη ρίξετε σε ένα δέντρο και ένα καλώδιο γείωσης. Για να είστε σίγουροι, αρκεί να το στερεώσετε σε ένα τεράστιο μεταλλικό θραύσμα (για παράδειγμα, σε έναν κουβά) και να το θάψετε μερικά εκατοστά στο έδαφος.
Επιλογή ταλαντευτικού κυκλώματος
Στο προηγούμενο κύκλωμα για να εισαγάγετε την επιλεκτικότητα, μπορείτε να προσθέσετε έναν επαγωγέα και έναν πυκνωτή, δημιουργώντας ένα κύκλωμα ταλάντωσης. Τώρα, αν θέλετε, μπορείτε να πιάσετε το σήμα ενός συγκεκριμένου ραδιοφωνικού σταθμού και ακόμη και να το ενισχύσετε.
Δέκτης βραχέων κυμάτων με αναγέννηση βαλβίδας
Τα ραδιόφωνα βαλβίδων, το κύκλωμα των οποίων είναι αρκετά απλό, είναι φτιαγμένα για να λαμβάνουν σήματα από ερασιτεχνικούς σταθμούς σε μικρές αποστάσεις - στις περιοχές από VHF(υπερβραχύ κύμα) έως LW (μεγάλο κύμα). Σε αυτό το κύκλωμα, λειτουργούν οι λάμπες μπαταρίας τύπου δακτύλου. Παράγουν καλύτερα σε VHF. Και η αντίσταση του φορτίου ανόδου αφαιρείται με χαμηλή συχνότητα. Όλες οι λεπτομέρειες φαίνονται στο διάγραμμα, μόνο τα πηνία και ένα τσοκ μπορούν να θεωρηθούν σπιτικά. Εάν θέλετε να λαμβάνετε τηλεοπτικά σήματα, τότε το πηνίο L2 (EBF11) αποτελείται από 7 στροφές με διάμετρο 15 mm και καλώδιο 1,5 mm. Για έναν ερασιτέχνη δέκτη, 5 στροφές θα κάνουν.
Ραδιόφωνο άμεσης ενίσχυσης με δύο τρανζίστορ
Το κύκλωμα περιέχει μια μαγνητική κεραία και έναν ενισχυτή μπάσων δύο σταδίων - αυτό είναι ένα συντονισμένο παλμικό κύκλωμα εισόδου του ραδιοφωνικού δέκτη. Το πρώτο στάδιο είναι ο διαμορφωμένος ανιχνευτής σήματος RF. Ο επαγωγέας τυλίγεται σε 80 στροφές με PEV-0, σύρμα 25 (από την έκτη στροφή υπάρχει βρύση από κάτω σύμφωνα με το διάγραμμα) σε ράβδο φερρίτη με διάμετρο 10 mm και μήκος 40.
Ένα τόσο απλό κύκλωμα ραδιοφώνου έχει σχεδιαστεί για να αναγνωρίζει ισχυρά σήματα από κοντινούς σταθμούς.
Συσκευή FM με υπερπαραγωγή
Ο δέκτης FM, συναρμολογημένος σύμφωνα με το μοντέλο του E. Solodovnikov, συναρμολογείται εύκολα, αλλά έχει υψηλή ευαισθησία (έως 1 μV). Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται για σήματα υψηλής συχνότητας (πάνω από 1 MHz) με διαμόρφωση πλάτους. Λόγω της ισχυρής θετικής ανάδρασης, το κέρδος της σκηνής αυξάνεται στο άπειρο και το κύκλωμα εισέρχεται στη λειτουργία παραγωγής. Για το λόγο αυτό, εμφανίζεται αυτοδιέγερση. Για να το αποφύγετε και να χρησιμοποιήσετε τον δέκτη ως ενισχυτή υψηλής συχνότητας, ρυθμίστε το επίπεδοσυντελεστή και, όταν φτάσει σε αυτήν την τιμή, μειώνεται απότομα στο ελάχιστο. Για συνεχή παρακολούθηση του κέρδους, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια γεννήτρια παλμών πριονωτή ή μπορείτε να το κάνετε πιο εύκολα.
Στην πράξη, ο ίδιος ο ενισχυτής συχνά λειτουργεί ως γεννήτρια. Με τη βοήθεια φίλτρων (R6C7), τα οποία επισημαίνουν σήματα χαμηλής συχνότητας, η διέλευση των δονήσεων υπερήχων στην είσοδο του επόμενου καταρράκτη ULF είναι περιορισμένη. Για σήματα FM 100-108 MHz, το πηνίο L1 μετατρέπεται σε μισή στροφή με διατομή 30 mm και γραμμικό τμήμα 20 mm με διάμετρο σύρματος 1 mm. Και το πηνίο L2 περιέχει 2-3 στροφές με διάμετρο 15 mm και ένα σύρμα με διατομή 0,7 mm μέσα στη μισή στροφή. Διαθέσιμο κέρδος δέκτη για σήματα από 87,5 MHz.
Συσκευή σε τσιπ
Το ραδιόφωνο HF, το οποίο σχεδιάστηκε τη δεκαετία του '70, θεωρείται πλέον το πρωτότυπο του Διαδικτύου. Τα σήματα βραχέων κυμάτων (3-30 MHz) διανύουν μεγάλες αποστάσεις. Είναι εύκολο να ρυθμίσετε τον δέκτη για να ακούσετε μια εκπομπή σε άλλη χώρα. Για αυτό, το πρωτότυπο έλαβε το όνομα του παγκόσμιου ραδιοφώνου.
Απλός δέκτης HF
Ένα απλούστερο κύκλωμα ραδιοφωνικού δέκτη στερείται μικροκυκλώματος. Καλύπτει το εύρος από 4 έως 13 MHz σε συχνότητα και έως 75 μέτρα σε μήκος. Τρόφιμα - 9 V από την μπαταρία Krona. Ένα καλώδιο μπορεί να χρησιμεύσει ως κεραία. Ο δέκτης λειτουργεί σε ακουστικά από τη συσκευή αναπαραγωγής. Η πραγματεία υψηλής συχνότητας βασίζεται στα τρανζίστορ VT1 και VT2. Λόγω του πυκνωτή C3, προκύπτει ένα θετικό αντίστροφο φορτίο, το οποίο ρυθμίζεται από την αντίσταση R5.
Μοντέρνοραδιόφωνα
Οι σύγχρονες συσκευές μοιάζουν πολύ με τους ραδιοφωνικούς δέκτες της ΕΣΣΔ: χρησιμοποιούν την ίδια κεραία, στην οποία εμφανίζονται ασθενείς ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις. Στην κεραία εμφανίζονται δονήσεις υψηλής συχνότητας από διαφορετικούς ραδιοφωνικούς σταθμούς. Δεν χρησιμοποιούνται απευθείας για μετάδοση σήματος, αλλά εκτελούν το έργο του επόμενου κυκλώματος. Τώρα αυτό το αποτέλεσμα επιτυγχάνεται με τη βοήθεια συσκευών ημιαγωγών.
Οι δέκτες αναπτύχθηκαν ευρέως στα μέσα του 20ου αιώνα και έχουν βελτιωθεί συνεχώς από τότε, παρά την αντικατάστασή τους από κινητά τηλέφωνα, tablet και τηλεοράσεις.
Η γενική διάταξη των ραδιοφωνικών δεκτών έχει αλλάξει ελαφρώς από την εποχή του Popov. Μπορούμε να πούμε ότι τα κυκλώματα έχουν γίνει πολύ πιο περίπλοκα, έχουν προστεθεί μικροκυκλώματα και τρανζίστορ, έχει καταστεί δυνατή η λήψη όχι μόνο ενός σήματος ήχου, αλλά και η ενσωμάτωση ενός προβολέα. Έτσι οι δέκτες εξελίχθηκαν σε τηλεοράσεις. Τώρα, αν θέλετε, μπορείτε να βάλετε ό,τι επιθυμεί η καρδιά σας στη συσκευή.
